CC BY
454
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ПАРОВЫХ КОТЛОВ НА РЕЧНЫХ СУДАХ
© Дергачёва И.Н.*
Омский институт водного транспорта (филиал) Новосибирской государственной академии водного транспорта, г. Омск
Данная статья посвящена использованию химических методов очистки паровых котлов от продуктов коррозии и накипи на судах речного флота. Предложены теоретические и практические аспекты указанной проблемы, определены и экспериментально проверены химические моющие составы для очистки паровых судовых котлов и доказана их эффективность.
Сегодня проблема очистки паровых котлов от загрязнителей не теряет своей актуальности и значимости. В процессе эксплуатации паровых котлов система неизбежно засоряется различными химическими отложениями, покрывающими внутренние поверхности оборудования. При возникновении накипи существенно повышается расход топлива и электроэнергии, возникает вероятность проведения ремонта котла. Для очистки котлов на судах используются механические, физические и химические методы. Выбор наиболее эффективного метода зависит от конкретных условий, в частности, от характера загрязнений, особенностей конструкции и экономичности использования установки.
Химическая очистка котлов - это метод, при котором удаление накипи производится при помощи различных химических составов, разрушающих загрязнители. Так, при проведении данного исследования, выявлены преимущества химических методов очистки паровых котлов, а именно: эффективность, экономичность и быстрота выполнения химической очистки.
Основными этапами проведения химической очистки паровых котлов на судах речного флота являются:
- механическая очистка;
- промывка водой;
- обработка щелочами;
- очистка органическими растворителями;
- нейтрализация и пассивация.
Механическая очистка и промывка водой удаляют рыхлую окалину и другие отложения с внутренней поверхности котла. Обработка щелочами удаляет масла, которые могут помешать растворению отложений кислотными составами.
* Заведующий кафедрой Естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин, кандидат педагогических наук, доцент.
На стадии очистки органическими растворителями отложения удаляются из котла при помощи реагентов на основе ингибированной кислоты. После их удаления, только что очищенный активный металл становиться незащищённым.
Стадия нейтрализации и пассивации применяется для того, чтобы удалить любые оставшиеся следы оксида железа и покрыть активный металл хорошо пассивированным слоем.
Химическая очистка котлов может проводиться и так: из парового котла удаляется вся находящаяся в нем вода, после чего к сливным отверстиям системы подключается оборудование для химической очистки котлов, которое вводит в котел чистящий раствор.
Моющий раствор циркулирует через систему, удаляя при этом накипь и другие загрязнители. Время циркуляции зависит от степени загрязненности котла.
На завершающих этапах химической промывки парового котла из системы установкой для очистки паровых котлов удаляется отработанный раствор вместе с остатками загрязнителя, после чего котел промывается водой.
Оборудование для химической очистки котлов представляет собой трехкомпонентное устройство, в состав которого входит напорный бак, насос и ТЭН (трубчатые электронагреватели).
Функции каждого из блоков оборудования для химической очистки котлов различны: задачей бака установки является хранение реагента, который нагревает ТЭН до определенной температуры, а насос установки для химической очистки котла подает и удаляет чистящий раствор в систему.
При разработке плана химической промывки паровых котлов принимали во внимание различные химические компоненты, присутствующие в отложениях. Это необходимо для эффективного и оптимального подбора химических очистительных композиций. Основным требованием к данным составам явилось: качественное удаление отложений и окалины, не повреждающее металл, находящийся под ним.
Мы выявили основные критерии, которые должны быть выдержаны при выборе химических способов очистки. А именно:
- очистка должна быть безопасной и совместимой с материалами, из которых выполнено промываемое паровое оборудование;
- химические отложения должны демонстрировать достаточную растворимость в процессе выбранного вида очистки.
Также можно принять во внимание и такие дополнительные критерии как:
- стоимость;
- проблема с утилизацией отходов;
- отведённое время на промывку котла.
Особой важностью для данной работы стал выбор использующегося для химической очистки котлов моющего раствора.
Анализ научной литературы по проблеме исследования показал, что к химическим средствам для очистки паровых котлов относятся: композиции, приготовляемые на судне, в которые входят:
- препараты, растворяющие отложения;
- ингибиторы коррозии;
- противовспенивающие вещества;
- пассиваторы и ПАВ;
- препараты для обезжиривания;
- препараты, нейтрализующие отработавшие моющие растворы;
- препаратыдля очистки отнагара [1].
Химическая очистка паровых котлов сопровождалась периодическим контролем состава рабочего раствора. Контроль осуществляли путем анализа отобранных проб или введением химического индикатора реакции среды.
Анализ проводили с помощью судовой лаборатории водоконтроля методом титрования с использованием фенолфталеина и 0,1 н. водного раствора щёлочи. Все работы по очистке велись в соответствии с инструкциями к веществам.
Особое внимание обращали на выбор химических очистительных составов. Учитывали и изучали свойства и характер загрязнителя, а также качественный и количественный состав моющего раствора.
Проведённое экспериментальное исследование показало, что наиболее часто встречающимися отложениями в судовых паровых котлах выступают соединения трехвалентного железа и карбоната кальция (кальцит) СаС03.
Кроме того, в паровых котлах присутствуют и другие химические вещества, входящие в состав отложений и накипи. Например, магнетит (Бе304), который формируется как продукт реакции металлического железа с высокотемпературным паром.
Медь присутствует в паровых котлах по причине коррозии медных сплавов конденсаторов питающей воды из алюминиевой бронзы и подогревателей, часто из-за проникновения кислорода в данные системы.
Гидроксиапатит Са10(0Н)2(Р04)6 гематит Ре203, магнетит Ре304, кварц 8Ю2, тринардит №2804, ангидрит Са804, арагонит СаС03, бру-сит М^(0Н)2, волостанит Са8Ю3, оседают на внутренних поверхностях котла. Вместе с кристаллическими неорганическими соединениями, в отложениях может присутствовать органический осадок.
При разработке плана химической промывки необходимо принять во внимание различные химические компоненты, присутствующие в отложениях для правильного оптимального подбора химических очистительных составов. Рекомендованные на основе анализа составы или композиции должны эффективно удалять отложения и окалину, не повреждая при этом металл, находящийся под ним.
Для очистки от подобных загрязнителей использовали химические составы различных кислот. Они эффективно разъедали накипь и впоследст-
вии удалялись вместе с чистящим раствором насосом установки для химической очистки котлов.
Эффективными реагентами и химическими составами стали:
- соляная кислота (ТУ 6-01-714-77), предназначенная для очистки паровых котлов от карбонатного, фосфатного шлама и продуктов коррозии;
- сульфаминовая кислота (ТУ 6-08-381-80 и ТУ 6-14-1030-80), применяемая в композиции (сама кислота, каптакс, тиокарбамид в концентрации рабочего раствора 7 % и температура 80 °С).
Важно подчеркнуть, что сульфаминовая кислота имела преимущества в сравнении с жидкими растворами: кристаллическая кислота по агрегатному состоянию, её легко складировать, применять и смешивать. Она сразу продаётся с ингибитором и цветным индикатором определения крепости раствора серной кислоты. Эта кислота совместима с нержавеющей сталью и является умеренно агрессивным растворителем для оксидов железа и карбонатов кальция. Из-за её сравнительно высокой стоимости она обычно используется для промывки оборудования малого объёма.
Уротропин технический применяли в качестве добавки к рабочему раствору ингибированной соляной кислоты для усиления и восстановления защитного действия ингибитора коррозии, а также в качестве компонента в растворе нитрита натрия при пассивации металла после кислотной обработки. Концентрация в рабочем растворе составляла 1 %.
Химическая композиция, состоящая из аммония и соды кальцинированной в соотношении 4:1 использовалась для очистки наружных поверхностей нагрева и топочного пространства паровых котлов от продуктов неполного сгорания топлива и сажи.
Использовали как 5 %-ный водный раствор путем его подачи с водяным паром под давлением на очищаемые поверхности с последующей промывкой их струёй воды из шланга и высушиванием горячим воздухом.
Данную химическую композицию готовили непосредственно перед применением, растворяя составные части в воде при температуре 60 °С. Однако исследование показало, что данный состав небезопасен, поскольку в процессе работы выделяется вредный аммиак и углекислый газ, поэтому необходима вентиляция помещения.
Положительные результаты получены и при использовании химического состава:
- трилонБ;
- тиокарбамид;
- ПАВ;
- фосфат натрия.
Важно, что очистку производили без вывода котла из эксплуатации, учитывали состав и пропорции композиции. Препарат негорюч и нетокси-
чен. Для очистки котлов от силикатных отложений использовали растворы каустической соды или едкого натра [1].
В эксперименте использовали также лимонную кислоту. Данная кислота совместима с легированной сталью, проста в применении, безопасна, имеет лучшие антикоррозийные характеристики по сравнению с соляной кислотой, менее агрессивна в растворении отложений из оксидов железа.
Однако, при её использовании выявлен недостаток: она имеет очень ограниченный эффект воздействия на соли кальция в отложениях.
В заключении следует отметить, что на основе рассмотренных особенностей каждого химического состава для очистки котлов выявлено, что выбор состава обуславливается характером загрязнителя. В некоторых случаях необходимо использование всех стадий химической промывки, степень загрязненности парового котла может варьироваться, что следует также учитывать.
Полученные экспериментальные результаты подтверждают эффективность использования рассмотренных химических методов, используемых для очистки судовых паровых котлов.
Список литературы:
1. Сурин С.М. Химическая очистка судового энергетического оборудования / С.М. Сурин. - М.: Изд-во Транспорт, 1991. - 181 с.
ТЕРМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СИСТЕМЕ КАОЛИНИТ-АНТИГОРИТ
© Мамедова Г.А.*
Нахчыванское отделение Национальной Академии Наук Азербайджана, Азербайджанская Республика, г. Нахчывань
Были исследованы твердофазные реакции в природной системе каолинит - антигориг, при их различных соотношениях, в температурном интервале 20-1000 °С. Было установлено, что в результате термических превращений каолинит «растворяется» в антигориге. В результате термических превращений получены высокотемпературные теплоизоляционные материалы.
Прежде всего, отметим, что твердофазные реакции - реакции в твердом состоянии - состоят из процессов спекания, внутренней и поверхностной диффузии и фазообразования между твердыми веществами. Все эти процессы непосредственно зависят от температуры. Первая стадия твердофазных реакций - процесс спекания - определяется подвижностью элементов струк-
* Старший научный сотрудник лаборатории Сорбционных процессов, кандидат химических наук.
